Die Wirtschaftlichkeit von Solana-Validatoren: Eine Einführung

Einführung

Eines der wichtigsten Wertversprechen von Solana sind die extrem niedrigen Gebühren. Die Gebühren auf Solana bestehen aus einer Grundgebühr und einer Prioritätsgebühr. Derzeit beträgt die Grundgebühr 0,000005 SOL pro Signatur. Eine optionale Prioritätsgebühr erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass eine Transaktion in einen bestimmten Block aufgenommen wird.

Damit stellt sich die naheliegende Frage, wie diese Gebührenstruktur ohne externe Subventionen ein Validator-Set finanzieren kann. In diesem Beitrag analysieren wir die Wirtschaftlichkeit standardmäßiger Solana-Validatoren, die keine Archiv-Nodes betreiben. Zwar gibt es inzwischen nützliche Tools, die den potenziellen Gewinn von Validatoren aufschlüsseln, doch oft erklären oder berücksichtigen sie nicht alle relevanten Kosten. Dieser Artikel soll einen Gesamtüberblick über das Validator-Set von Solana geben, statt die Kostenstruktur eines bestimmten Validators zu analysieren. Einzelne Validatoren können an zusätzlichen Vereinbarungen außerhalb des Protokolls beteiligt sein oder Risiken auf intransparente Weise auslagern.

Wir berücksichtigen auch Belohnungen außerhalb des Protokolls, für die sich Validatoren entscheiden können. Validatoren, die beispielsweise den Client Jito-Solana ausführen, erhalten zusätzliche MEV-Belohnungen. Andere individuelle Offchain-Vereinbarungen, die sich auf die Rentabilität eines Validators auswirken können, betrachten oder quantifizieren wir jedoch nicht. Dazu gehören etwa Märkte für internalisierten Orderflow.

Kosten

Die Kostenstruktur eines Validators besteht hauptsächlich aus drei Komponenten:

• Hardware
• Betrieb (ein- und ausgehender Datenverkehr, Onchain-Abstimmungen)
• Opportunitätskosten von Kapital und Ressourcen

Solana wird seit Langem für seine extrem hohen Node-Anforderungen kritisiert, die das Streben nach Dezentralisierung und glaubwürdiger Neutralität behindern. Wir möchten die tatsächliche Kostenstruktur für Validatoren verständlich machen, ohne sie normativ zu bewerten.

Hardware (Fixkosten)

Hardware gehört zu den höchsten Kosten eines Validators. Dabei handelt es sich um Fixkosten, die monatlich anfallen oder beim Kauf handelsüblicher Hardware über einen bestimmten Zeitraum abgeschrieben werden müssen.

Ein beliebtes Angebot, das ~14 % der Solana-Validatoren nutzen, ist das Bare-Metal-Angebot von Latitude. Es beginnt bei 350 $ pro Monat. Der c3 large von Latitude kostet je nach Region zwischen 370 $ und 470 $ pro Monat und bietet die folgenden Spezifikationen (ohne Kosten für ausgehenden Datenverkehr):

Validatoren sollten beim Verwalten ihrer Hardware die folgenden Richtlinien beachten, die auf der Website von Solana aufgeführt sind:

Die tatsächlichen Kosten unterscheiden sich unter anderem je nach Region erheblich und lassen sich daher nur schwer schätzen. Die meisten Validatoren verwalten ihre Hardware nicht selbst, sondern nutzen dedizierte Bare-Metal-Server wie die von Latitude. Die Solana Foundation hat mit anderen Rechenzentren langfristige Vereinbarungen über garantierte Rack-Kapazitäten und monatlich kündbare Verträge abgeschlossen.

Betrieb (variable Kosten)

Beim Betrieb eines Validators entstehen vor allem zwei laufende Kosten:

• Onchain-Abstimmungen (für die Teilnahme am Konsens erforderlich)
• Datenbandbreite (ein- und ausgehender Datenverkehr)

Onchain-Abstimmungen

Solana führt Abstimmungen für den Konsens Onchain durch. Für diese Abstimmungstransaktionen fallen dieselben Gebühren an wie für jede andere Transaktion im Netzwerk. Je nach SOL-Preis können die Gebühren für Abstimmungstransaktionen zu den wichtigsten Betriebskosten eines Validators werden. Bei einem hohen SOL-Preis sind sie wahrscheinlich der größte Kostenfaktor. Validatoren müssen in jeder Epoche (432.000 Slots) abstimmen. Jede Abstimmungstransaktion kostet 0,000005 SOL (Abstimmungen sind privilegiert, daher fällt keine Prioritätsgebühr an). Insgesamt ergibt das ~2–3 SOL pro Epoche. Da eine Epoche normalerweise 2 bis 3 Tage dauert (meist eher 2 Tage), liegen die jährlichen Kosten für Abstimmungstransaktionen bei ~300–350 SOL, also bei ~1 SOL pro Tag.

Datenbandbreite

Die Solana-Dokumentation empfiehlt eine Download- und Upload-Geschwindigkeit von mindestens 1 GB, um den Datendurchsatz zu maximieren und die Skip-Rate eines Validators zu minimieren. Bandbreite wird häufig als variable Kostenposition abgerechnet. Die Details hängen jedoch vom jeweiligen Internetanbieter ab.

Wie die meisten Anbieter berechnet Latitude keine zusätzlichen Kosten für eingehenden Datenverkehr. Stattdessen werden für ausgehenden Datenverkehr je nach Region etwa 0,64 $ bis 3,60 $ pro TB berechnet.

Zum Vergleich: Bei AWS können die Kosten für ausgehenden Datenverkehr je nach Region und Nutzung über 70 $ pro TB betragen.

Die geschätzten Bandbreitenkosten für ausgehenden Datenverkehr hängen auch von der Höhe des Stakes ab. Ein höheres Stake-Gewicht bedeutet, dass ein Validator häufiger Slot-Leader ist. Dadurch muss er mehr Daten verbreiten (Turbine) und mehr Transaktionen an zukünftige Leader weiterleiten.

Opportunitätskosten von Kapital und Ressourcen

Ein Großteil der laufenden Kosten eines Validators entfällt auf Abstimmungen und Servermiete. Ein oft nicht berücksichtigter Faktor sind jedoch die Opportunitätskosten des Kapitals. Beim Staking bindet ein Validator per Definition Kapital, um das Netzwerk abzusichern. Dadurch verzichtet er auf andere mögliche Erträge innerhalb oder außerhalb des Krypto-Ökosystems. Aus rein wirtschaftlicher Sicht gehören auch der risikofreie Zinssatz für den US-Dollar (zum Zeitpunkt der Erstellung ~4 %) und die Staking-APYs anderer Krypto-Netzwerke zu den relevanten Vergleichswerten.

Der Betrieb eines Validators erfordert außerdem Zeit und Ressourcen. Besonders bei wachsendem Stake ist es wichtig, die Verfügbarkeit und Skip-Rate des Validators zu überwachen, damit er weiterhin leistungsfähig bleibt. Dieser Prozess ist oft zeitaufwendig und entspricht mindestens für die zentralen, öffentlich aktiven Mitwirkenden im Ökosystem einer Vollzeitbeschäftigung für eine oder mehrere Personen.

Einnahmen

Die Einnahmen eines Validators stammen hauptsächlich aus drei Quellen:

• Inflationsprovision
• Blockbelohnungen
• MEV

Inflationsprovision

Die Belohnung eines Validators ist seine Provision auf die Inflation. Validatoren, die am Konsens teilnehmen, erhalten Belohnungen in SOL, um einen Anreiz für ihre Teilnahme zu schaffen. Diese Belohnungen werden durch Inflation finanziert. Die Inflation erhöht das gesamte ausstehende Token-Angebot und weist die neu erzeugten Token den Validatoren zu.

Validatoren erhalten am Ende jeder Solana-Epoche Belohnungen. Diese Belohnungen sind eine Provision auf die jährliche Inflationsrate und werden anhand mehrerer Faktoren berechnet:

1. Globale Inflationsrate: Solana verwendet eine vordefinierte Formel, um die Höhe der Inflationsbelohnungen pro Epoche zu berechnen. Diese Rate wird durch den vorab festgelegten disinflationären Emissionsplan von Solana bestimmt. Sie ist entscheidend, um Anreize für eine frühe Teilnahme am Netzwerk zu schaffen und monetäre Stabilität sowie Sicherheit zu gewährleisten.
2. Stake-Anteil: Der Anteil der gestakten SOL am zirkulierenden Angebot wirkt sich direkt auf die Belohnungen aus. Je größer der Stake, desto höher die potenziellen Belohnungen.
3. Provisionssatz: Validator-Clients berechnen diese Gebühr als Teil ihrer Einnahmen für den Erhalt des Netzwerks. Sie wird als Prozentsatz der gesamten Inflationsbelohnungen erhoben, die ihrem Validator zugewiesen werden.
4. Validator-Teilnahme: Dazu gehören die Verfügbarkeit und der Anteil der Slots, in denen der Validator erfolgreich abgestimmt hat. Beides beeinflusst seine Gesamteinnahmen.

Der Inflationsmechanismus von Solana ist so konzipiert, dass die Inflation im Laufe der Zeit sinkt. Sie beginnt mit einer anfänglichen Rate von 7–9 % und einer Disinflationsrate von -14–16 % und stabilisiert sich schließlich langfristig bei 1–2 %. Dieser Plan soll das frühe Wachstum des Netzwerks mit langfristiger Stabilität ausgleichen.

Die Auswirkungen dieser Faktoren auf die Solana-Wirtschaft lassen sich anhand verschiedener Szenarien simulieren. Nehmen wir beispielsweise eine anfängliche Inflationsrate von 8 %, eine Disinflationsrate von -15 % und eine langfristige Rate von 1,5 % an. Damit können wir die Token-Emission im Zeitverlauf prognostizieren und Staking-Renditen für verschiedene Anteile der insgesamt gestakten SOL schätzen. Typischerweise liegen die Staking-Anteile zwischen 60 % und 90 %. Dies spiegelt die Beteiligung der Community und Parallelen zu anderen Proof-of-Stake-Protokollen wider.

Diese Prognosen berücksichtigen jedoch keine Variablen wie die Verfügbarkeit von Validatoren, Provisionen, Renditebegrenzungen oder mögliche Slashing-Ereignisse. Außerdem verändert sich der Anteil der gestakten SOL dynamisch und wird von den wirtschaftlichen Anreizen des Inflationsplans beeinflusst.

Staking kann schnell unübersichtlich werden. Entscheidend ist jedoch, dass die Inflation und das übliche Staking-Modell in PoS-Netzwerken netto einen Transfer von Nicht-Stakern zu Stakern bewirken. 

Staking reduziert den Float, also das ausstehende Token-Angebot, indem Token im Protokoll gebunden werden. Im logischen Extremfall erfordert Inflation eine vollständige Teilnahme. Dies schafft Anreize für Liquid-Staking-Token (LSTs), die Teilnahme und Kapitaleffizienz ermöglichen. Es ist zu erwarten, dass sie auf Solana weiter an Bedeutung gewinnen.

Inflationäre Geldpolitik ist nicht grundsätzlich schlecht. Sie soll vielmehr die heutige Sicherheit subventionieren und zukünftige Nachfrage vorfinanzieren, um heutige Kosten auszugleichen. Inflation lässt sich als Versuch der Kryptoökonomie verstehen, die wirtschaftliche Sicherheit von Finanzzyklen, also der Nachfrage nach Blockspace, zu entkoppeln.

Blockbelohnungen

Validatoren, die als Leader eines bestimmten Blocks eingesetzt werden, erhalten zusätzliche Blockbelohnungen. Diese bestehen aus 50 % der Grundgebühr und 50 % der Prioritätsgebühren. Die jeweils andere Hälfte wird verbrannt.

Die jüngsten Nutzungsspitzen haben zu höheren Prioritätsgebühren geführt. Die Hälfte davon geht an den Leader:

In der Community ist allgemein bekannt, dass die aktuelle Gebührenstruktur von Solana nicht anreizkompatibel ist. Dabei behält der Leader, also der Validator, der die Transaktion verarbeitet, 50 % einer Transaktionsgebühr, während die übrigen 50 % vernichtet werden. Unter diesem System hat ein Absender den Anreiz, mit dem Leader eine Vereinbarung außerhalb des Protokolls zu treffen und die Prioritätsgebühr außerhalb des Netzwerks zu zahlen, um das Verbrennen zu vermeiden.

Der Großteil der Einnahmen eines Validators stammt aus der Inflationsprovision, nicht aus Blockbelohnungen. Daher ist der finanzielle Vorteil solcher Nebenvereinbarungen derzeit relativ gering.

Ein verbreitetes Beispiel für eine solche Vereinbarung ist die Nutzung von Jito-Auktionen durch Validatoren, die den Jito-Solana-Client ausführen. Dieser Ansatz verändert den kontinuierlichen Blockerstellungsprozess des standardmäßigen Solana-Protokolls, indem er in der Anfangsphase der zugewiesenen Slots Auktionen für Blockspace durchführt.

MEV

MEV, kurz für „Maximal Extractable Value“, bezeichnet den Gewinn, den ein Validator erzielen kann, indem er Transaktionen in den von ihm erzeugten Blöcken beliebig aufnimmt, ausschließt oder neu anordnet. Auf Solana haben Validatoren, die als Leader eingesetzt werden, die vollständige Kontrolle über das Packen und Planen von Blöcken. Viele Validatoren führen heute allerdings unveränderte Forks des Solana-Labs- oder Jito-Solana-Clients aus. Validatoren haben durch Prioritätsgebühren einen Anreiz, Transaktionen aufzunehmen, die ihnen über RPCs und andere Validatoren weitergeleitet werden. Es gibt jedoch keine strenge Verpflichtung, diese Transaktionen aufzunehmen.

Obwohl sich die MEV-Landschaft auf Solana schnell verändert, beeinträchtigen viele negative externe Effekte von MEV das gesamte Ökosystem. 58 % der gesamten Rechenleistung werden durch gescheiterte Arbitrageversuche verschwendet:

Wenn der Leader eines Blocks jedoch den Jito-Solana-Client ausführt, lässt sich MEV effizienter extrahieren. Searcher können über einen Offchain-Auktionsmechanismus Bundles an den Leader senden, damit sie in den Block aufgenommen werden. Diese Auktion umfasst im Allgemeinen die ersten 200 ms eines bestimmten Slots:

Da der Wettbewerb auf dem Preis und nicht auf der Geschwindigkeit basiert, muss ein größerer Teil des extrahierbaren Werts in der Bundle-Auktion angeboten werden. Alle Trinkgelder aus dem Bundle werden dem Leader zugewiesen und an die Staker weitergegeben.

Validatoren können sich auch vertikal integrieren und MEV extrahieren, indem sie Transaktionen neu anordnen und MEV-Chancen selbst nutzen. Es gibt zwar kaum Hinweise darauf, dass dies heute in großem Umfang geschieht, doch der Anreiz für dieses Verhalten wächst, je mehr Privatanleger auf Solana aktiv werden.

Die MEV-Landschaft auf Solana verändert sich schnell und wird zunehmend reifer. In der vergangenen Woche wurden über Jito mehr als 2 Millionen Bundles und 8.500 SOL abgewickelt:

Die MEV-Landschaft auf Solana ist im Vergleich zu Ethereum relativ klein. Wenn jedoch mehr Menschen Solana nutzen und die Aktivität steigt, entstehen mehr MEV-Chancen. Dadurch erhöhen sich die Einnahmen der Validatoren.

Delegationsprogramm der Solana Foundation

Jeder kann ohne Genehmigung Validator werden und am Konsens teilnehmen. Aufgrund der damit verbundenen Kosten hat die Solana Foundation jedoch das Solana Foundation Delegation Program (SFDP) eingerichtet, um einen Teil der anfänglichen Validierungskosten auszugleichen.

Das Delegationsprogramm wird derzeit überarbeitet. Das überarbeitete Programm soll Validatoren in ihrer Anfangsphase stärker unterstützen und diese Unterstützung schrittweise reduzieren, wenn sie eigenständig werden. Dieser Ansatz ermutigt Validatoren, externes Staking-Kapital zu gewinnen und hohe Leistungsstandards einzuhalten. Zudem soll das Delegationsprogramm die Dezentralisierung verbessern. Es bevorzugt Validatoren, die keine verbreiteten Angebote nutzen, darunter Latitude, AWS und Terraswitch.

Im neuen System übernimmt die Solana Foundation im ersten Jahr die Abstimmungskosten der Validatoren. Die Unterstützung wird schrittweise reduziert: 100 % in den ersten drei Monaten, danach 75 %, 50 % und 25 % in den folgenden Quartalen. Nach 12 Monaten endet sie. Diese abnehmende Unterstützung soll neuen oder kleinen Validatoren bei den Anfangskosten helfen und sie zugleich motivieren, ein nachhaltiges Stake-Niveau zu erreichen.

Zusätzlich verdoppelt das SFDP externe Stakes im Verhältnis 1:1, wobei der Beitrag der Foundation auf 100.000 SOL begrenzt ist. Diese Regelung stärkt von der Community getragene Staking-Entscheidungen und schafft für Validatoren einen Anreiz, sich in der breiteren Solana-Community zu engagieren. Ein Validator mit einem externen Stake von 10.000 SOL erhält beispielsweise denselben Betrag von der Foundation, wodurch sich sein gesamter Stake verdoppelt. Validatoren mit einem hohen externen Stake, etwa 250.000 SOL, erhalten den maximalen Zuschuss von 100.000 SOL. Auch die Leistungskriterien wurden aktualisiert. Sie umfassen nun grundlegende Anforderungen und eine akzeptable Skip-Rate, die über einen längeren Zeitraum berechnet wird. Das reduziert Schwankungen für Validatoren, die in einer Epoche weniger Leader-Slots haben.

Das SFDP weist jedem Teilnehmer zunächst außerdem einen Basisbetrag von rund 40.000 SOL zu, also ungefähr die Menge an SOL, die zum Erreichen der Gewinnschwelle erforderlich ist. Dieser Betrag stammt aus dem verbleibenden Stake der Foundation, nachdem externe Stakes verdoppelt wurden. Diese Basisdelegation ist notwendig, damit Validatoren an der Blockproduktion teilnehmen können. Im Laufe der Zeit sinkt dieser Basisbetrag, wenn mehr Stakes verdoppelt und mehr Stakes der Foundation in Stake-Pools eingezahlt werden. Die Foundation konzentriert sich außerdem darauf, das Liquid-Staking-Ökosystem zu stärken, indem sie Stakes in Stake-Pools einzahlt und so die Ausrichtung des Netzwerks an der Community unterstützt.

Diese Änderungen am SFDP, deren Einführung für Ende Januar oder Anfang Februar 2024 geplant ist, sollen die Qualität und Zuverlässigkeit der Validatoren im Solana-Netzwerk verbessern. Die Teilnahme am SFDP ist für den Betrieb eines Validators auf Solana nicht verpflichtend, da das Validator-Set weiterhin genehmigungsfrei ist. Die Mehrheit der erfolgreichen „Community“-Validatoren verfügt über keinen von der Foundation delegierten Stake.

Weitere Überlegungen und Fazit

Bisher hat dieser Beitrag die aktuelle Einnahmen- und Kostenstruktur von Validatoren auf Solana erläutert. Leistungsfähige Validatoren müssen mit den neuesten technischen Entwicklungen und Updates auf Solana Schritt halten.

Validatoren beginnen heute unter anderem, die folgenden Aspekte zu berücksichtigen:

• Die meisten heutigen Onchain-Transaktionen sind Spam. Was geschieht, wenn der Scheduler deterministisch wird und Blöcke effizienter gepackt werden?
• Zeichnet sich langfristiges Staking ab, bei dem Staker mit einem längeren Zeithorizont höhere APYs erhalten? Wie könnte dies mit ihrem individuellen Risikoprofil zusammenwirken?
• Welche Aspekte ihres Betriebs werden sich ändern, wenn Solana programmatisches Slashing einführt? Wie könnte dies nicht nur ihr Verhalten, sondern auch das anderer Validatoren verändern?
• Wie wirkt sich die Einführung von Firedancer auf ihre Wirtschaftlichkeit aus? Werden alle Validatoren den Firedancer-Client als primären Client und den Labs-/Jito-Client als Backup ausführen? Wird es einen Jito-Firedancer-Fork geben?

In diesem Beitrag haben wir einige der grundlegenden Mechanismen untersucht, auf denen die Wirtschaftlichkeit von Solana beruht. Dies bildet wahrscheinlich den heutigen Zustand der Validatoren ab, doch die Landschaft verändert sich schnell. Validatoren sollten zukünftige Upgrades und deren Auswirkungen berücksichtigen. Dazu gehören unter anderem deterministische Planung, Anreize für langfristiges Staking, programmatisches Slashing und die Einführung neuer Clients wie Firedancer.

Vielen Dank an Ben Hawkins (Solana Foundation) und 7Layer (Overclock) für Feedback und Review.